镍/（氮掺杂）碳纳米管的制备及其电催化析氢性能研究

发布时间：2024-03-18 23:11

　　21世纪,世界人口的迅速增长、化石燃料的持续使用及日益枯竭给环境和能源带来了严峻挑战。为了克服这些挑战,人们正在引入氢作为绿色能源载体并替代化石燃料。这是由于氢气具有高能量密度和燃烧过程中零碳排放。产氢的绿色途径是通过电化学分解水,其中半电池反应分别是析氢反应(HER)和析氧(OER)。铂(Pt)及其化合物是HER的理想电催化剂,但是,其不易获得和高昂的成本不利于它们的大规模使用。考虑到这些缺点,研究人员正在探索更便宜和更有选择性的过渡金属镍(Ni)及其复合材料替代。镍由于其环保特性,良好的活性和在碱性介质中的稳定性而被广泛研究。本论文中,我们提出了增强块状镍金属HER活性的简便方法。这是通过将Ni以纳米颗粒的形式包裹在碳纳米管或氮掺杂碳纳米管中制备电催化剂来进行的。过去,几乎没有报道过碳纳米管/氮掺杂的碳纳米管中封装Ni纳米粒子在碱性介质中研究HER活性。碳纳米管载体用于确保作为催化剂活性位点的Ni纳米颗粒的良好分散,避免了其聚集。而氮掺杂为HER提供了额外的电子,并减少了氢吸附的吉布斯自由能。所制备的电催化剂具有良好的形态,高电流密度时的低过电位,低塔菲尔斜率,低电阻,高表面积和缺...

【文章页数】：120 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3.2（a）MWCNTs和（b）Ni-Coprecursor/CNTs的FESEM图像

第三章氮掺杂碳纳米管负载的钴镍合金的制备及其电催化析氢性能的研究41实验中采用的MWCNTs的形貌如图3.2a所示，纳米管直径约为100nm。这些碳纳米管经高锰酸钾溶液活化后，与镍和钴的硝酸盐在PEG-200溶剂中进行水热反应。反应过程中，PEG-200吸附在MWCNTs表面，同....

图3.6Co2Nialloy/N-CNTs的（a）HRTEM图像，（b-f）HAADF-STEM图像及相应的元素分布面扫描图

第三章氮掺杂碳纳米管负载的钴镍合金的制备及其电催化析氢性能的研究43图3.5Co2Nialloy/N-CNTs的（a）XRD图谱，（b）HRTEM图像和（c）EDX图谱（图中Pt峰来自于EDX测试前对样品离子溅射以提高导电性的步骤）Fig.3.5(a)XRDpattern,(b)....

本文编号：3931959